砬子山贫赤铁矿石选矿工艺研究及应用.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N D 啦T A I 冱．I n I G I C A I ．E N E a N E E R l N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 砬子山贫赤铁矿石选矿工艺研究及应用① 王陆新，周惠文，刘双安，宋均利 鞍钢集团矿业设计研究院，辽宁鞍山11 4 0 0 2 摘要砬子山铁矿石属鞍山式贫赤铁矿石，对其进行工艺矿物学和选矿试验研究，确定了合理的选别工艺，即阶段磨矿、粗细分 级、重选强磁- 阴离子反浮选工艺，试验取得了较理想的选别指标，并在工业上得到较好应用，促进了该矿石的合理开发利用。 关键词铁矿石；选矿工艺；阴离子反浮选 中图分类号T D 9 2文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 3 1 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 1 2 0 - 0 4 砬子山铁矿床位于鞍山市南东方向直距1 5k m ， 东南与眼前山铁矿区毗邻，西南与关宝山铁矿床接壤， 属条带状鞍山式贫铁氧化矿石，矿层偶有菱铁矿脉分 布，整个矿体分四个矿段，全长2 4 8 0m ，矿体厚度1 9 ～ 6 4m ，平均厚度3 0m ，矿体走向1 0 0 0 一1 3 5 0 ，倾向北东， 深部近乎直立。工业矿石平均品位3 0 ．2 4 ％，资源量 55 8 6 ．2 万吨，低品位矿石平均品位2 3 ．9 5 ％，资源量 47 4 2 ．5 万吨，合计贫铁矿资源量1 03 2 8 ．7 万吨，地质平 均品位2 7 ．6 2 ％。砬子山铁矿项目已列入鞍钢老区铁 矿山改扩建规划项目中的新建矿山项目。 经过详细的工艺矿物学和可选性试验研究，确定 了处理砬子山铁矿石合理的选别工艺为“阶段磨矿、 粗细分级、中矿再磨、重、磁- 浮联合选别工艺”，在工艺 研究基础上，将砬子山铁矿石作为齐大山选矿厂的原 料矿石，人选比例逐年加大，得到很好的利用。为扩大 砬子山铁矿石的应用范围，在前期试验研究及生产应 用的基础上又进行了砬子山与关宝山铁矿石混合矿的 连选试验，为合理开发利用砬子山铁矿提供了又一 途径。 1 试验矿样 砬子山地表矿主要为非磁性假象赤铁石英岩，而 深部则为磁铁假象赤铁石英岩、磁铁石英岩。试验矿 样为砬子山矿区地表矿样，在三个采区分别取块矿样， 记为1 。、2 。、3 。矿样。 1 从3 个矿样中取代表性块矿制成1 2 块光片， 用于工艺矿物学分析。 2 将3 个矿样全部破碎至2 0m m ，取等量矿样 磨至一7 4 斗m 粒级占7 5 ％，做磁性分析用。 3 将2 - 0m m 的3 个矿样，以等比例混合制得综 合样，进行矿石性质分析和选别流程试验。 2 矿石工艺矿物学特征 2 ．1 矿石成分 矿石中主要组成矿物有假象赤铁矿、赤铁矿、镜铁 矿、磁铁、褐铁矿、石英、透闪石等，局部有极少量的菱 铁矿和黄铁矿等，对选别影响不大。 2 ．2 矿石结构构造特点 矿石构造主要为条带状构造、块状构造和少量的 揉皱状构造。矿石的结构有自形粒状结构、半自形粒 状结构、片状变晶结构，及少部分褐铁矿化的浸染结 构。赤铁矿、假象赤铁矿、石英多呈自形、半自形粒状 变晶结构，颗粒较细，集中在0 ．0 2 0 ．1 1m m 之间，大 部分赤铁矿呈它形粒状，与石英接触界线复杂，这将影 响磨矿时的单体解离效果和金属回收率；片状变晶结 构的矿物颗粒呈薄片状，镜铁矿多为此类结构，此类结 构有利于磨矿。 2 ．3 嵌布粒度测定 对砬子山铁矿石1 2 块光片用Q u a n t L a b C D 像分 析仪测定其嵌布粒度，结果见图1 。 l 帅 9 0 8 0 7 0 黑6 0 咖5 0 缸4 0 3 0 2 0 1 0 0 粒级／t t m 图1铁矿物及脉石矿物的粒度分布 ①收稿日期2 0 1 4 0 6 1 3 作者简介王陆新 1 9 7 0 一 ，女，辽宁铁岭人，教授级高级工程师，主要从事选矿工艺及药剂研究工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 王陆新等砬子山贫赤铁矿石选矿工艺研究及应用 1 2 1 由图1 可知，砬子山矿石铁矿物嵌布粒度平均 5 6 ．4 5 斗m ，铁矿物分布比较集中的粒级区间是1 5 1 4 7 斗m ，约占矿物总量的5 0 ％，铁矿物和脉石矿物属于粗 细不均匀粒度分布，适于采用阶段磨矿阶段选别。 3 矿石性质分析 3 ．1 物相分析 对砬子山地表3 个采矿部位的矿样及综合矿样进 行物相分析，结果见表1 。 表l 砬子山地表矿样物相分析结果／％ 由物相分析结果可知，矿石矿物组成主要有赤褐 铁矿、磁铁矿、假象半假象赤铁矿等矿物，这与镜下观 测结果是一致的。3 个不同部位矿石的矿物组成中磁 铁矿和赤褐铁矿含量差别较大，因此在生产中应注意 均衡配矿，稳定原矿性质，综合样中赤褐铁矿分布率为 4 6 ．4 8 ％，磁性铁占3 1 ．1 4 ％，假象半假象赤铁矿占 1 7 ．6 8 ％，三者共占9 5 ．3 ％。总体看矿石有害矿物 F e S i O 扑F e C O ，含量不高，对选别指标影响不大。 3 ．2 磁性分析 试验将3 个采矿部位的矿样分别磨至- 7 4p 皿粒 级占7 5 ％，在场强9 6k A ／m 的条件下做磁选管试验， 结果见表2 。 表2 不同矿样磁选管试验结果 由表2 可见，在相同磁场条件下，随着矿样中磁性 率由1 。到3 。逐渐增加，磁选管精矿产率和收率也随之 逐渐增加，精矿品位呈降低趋势，可见3 个部位矿石由 于性质不同，可选性差别很大。混合矿试验指标是原 矿品位2 9 ．0 7 ％，精矿品位6 2 ．4 0 ％，精矿产率2 4 ．9 ％， 收率5 3 ．4 5 ％，可见在磨矿粒度一7 4 m 粒级占7 5 ％时， 砬子山地表铁矿样采用弱磁选可以收回其中5 0 ％以 上的铁矿物。 3 ．3 矿石相对可磨度试验 将选矿综合试验样 2 0m m 缩分后取lk g ，利 用试验室①2 5 0 x3 0 0t o n i 干式球磨机进行磨矿试验， 磨矿时间间隔为5r a i n ，取样测磨矿粒度 一7 4p , m 粒 级含量，以下同 。标准矿样为齐大山选厂人选矿石， 矿石相对可磨度曲线见图2 。 磨矿时间／m i n 图2 矿石相对可磨度曲线 由图2 可知，随磨矿时间的增加，砬子山矿石磨矿 粒度增长速度与齐大山选矿厂入选矿石较接近，尤其 在1 5m i n 之后，两种矿石粒度增长情况几乎相同，说 明两种矿石在磨矿难易程度上相近。 3 ．4 不同磨矿产品粒度分析和单体解离度测定 将综合试验样 2 0l n l n 缩分各取lk g ，采用试 验室干式球磨机进行磨矿，获得不同磨矿粒度的产品， 对4 个粒级产品进行筛析、水析并测定铁矿物和脉石 矿物的单体解离度，结果见表3 。 表3 不同磨矿产品粒度和解离度特征 由表3 可见，随着磨矿粒度变细，- 1 0 岬粒级产 率逐渐增加，当磨矿粒度达到一7 4p , m 粒级占6 0 ．8 5 ％ 时，- 1 0f u n 粒级产率达3 3 ．8 7 ％，铁矿物和脉石矿物泥 化现象已较严重，产率逐渐增大，且增长速度较快，此时 铁矿物解离度为6 6 ．8 3 ％，脉石矿物解离度为6 5 ．a r 7 ％， 具备了粗细分选的条件，与齐大山选矿厂一次溢流粒 度相近，因此初步确定一次磨矿粒度为7 4p a n 粒级占 6 0 ％- 6 5 ％。 3 ．5 工艺流程的确定 根据以上矿石性质分析及工艺矿物学研究结果， ∞如舯阳印鲫∞如加m o 紧＼捌如鬟娑王． 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 并借鉴近年来红矿选矿的先进经验，确定砬子山铁矿 石合理的选别工艺流程为阶段磨矿、粗细分级、重选． 强磁一阴离子反浮选工艺流程。 4 选矿工艺流程的研究及应用 4 ．1 选矿工艺条件试验 对矿样进行磨矿、分级、重选、磁选、浮选分段选别 试验，结果见表4 。 表4 选矿工艺条件试验结果 4 ．1 ．1鏖矽 将品位为2 9 ．0 7 ％的选矿综合试验样 粒度2 0 m m 给人试验室球磨机进行磨矿，磨矿粒度- 7 4I ．L m 粒级占6 2 ．5 ％。 4 ．1 ．2 粗细分级试验 磨矿产品用旋流器进行粗细分级，给矿浓度 2 0 ％，得到旋沉和旋溢，粗细分级比例6 8 ．8 0 3 1 ．2 0 ，旋 溢粒度9 6 ．5 5 ％。 4 ．1 ．3 重选- 扫中磁试验 旋沉进行一粗一精两段重选及扫中磁试验。旋沉 给人粗选螺旋流槽，给矿浓度3 0 ％，粗螺精矿给精选 螺旋流槽得重精。粗螺尾矿给人扫中磁机 场强3 2 0 k A ／m 抛出重尾，精螺中矿自循环，精螺尾与扫中磁精 合为中矿。 4 ．1 ．4 强磁选试验 旋溢进行强磁选试验，给矿浓度3 0 ％，场强6 0 0 k A ／m 时指标较好，强磁选起到脱除细粒矿泥的作用。 4 ．1 ．5 浮选试验 将强精 粒度一7 4 m 粒级占9 2 ％ 进行浮选条 件、开路及闭路试验，得出浮选试验指标。工艺条件 给矿浓度3 3 ％，浮选温度3 0 ℃，矿浆p H 值为1 1 ．5 。 4 ．2 连选试验 在选矿工艺条件试验基础上进行了连选试验，采 用阶段磨矿、粗细分级、重选．强磁．阴离子反浮选工 艺，试验结果见数质量流程图3 。 综精综尾 图3 砬子山铁矿石阶段磨矿、粗细分级、重选- 强磁- 阴离子反 浮选工艺数质量流程 4 ．3 流程分析 阶段磨矿、粗细分级、重选一强磁．阴离子反浮选工 艺流程处理砬子山铁矿石，试验取得了较好的指标，说 明该流程处理砬子山铁矿石是合理可行的，流程具有 以下特点流程集先进的工艺、设备、药剂于一体，针对 砬子山贫赤铁矿石铁矿物粒度粗细分布不均匀的特 点，采用粗、细粒分别处理，实现窄级别选矿，使选矿过 程更加科学合理；三种选矿方法同时使用，优势互补， 在磨矿粒度较粗的情况下采用重选作业，在得到品位 较高的粗粒精矿同时抛除产率在2 0 ％以上低品位尾 矿，体现了“早收”、“早抛”、低成本选矿的先进理念， 为减少中矿循环量，减轻磨矿能耗，实现流程稳定运行 发挥重要作用；流程细粒部分采用立环脉动高梯度强 磁选机起到脱泥抛尾的双重作用，为反浮选作业创造 了条件，阴离子反浮选采用了高效选矿药剂和合理的 药剂制度，是得到高品位细粒精矿及全流程精矿质量 的有效保障。 试验室连选试验指标与矿石性质相近的齐大山选 矿厂生产指标相比，尾矿品位接近，精矿品位稍低，主 要是由于试验矿样为地表矿样，含泥量较大，对精矿指 标产生一定影响，工业生产中，随着开采深度的下降， 工艺流程的稳定，选别指标必将会得到进一步提高。 4 ．4 工业应用情况 在工艺研究基础上，砬子山铁矿石作为齐大山选 矿厂部分矿源开始进行工业应用，各年度矿石处理量 及产品指标见表5 。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 王陆新等砬子山贫赤铁矿石选矿工艺研究及应用 表5 砬子山铁矿石工业应用情况 由表5 可以看出，砬子山铁矿石的供矿比例逐年加 大，供矿总量已达21 5 21 9 8t ，产出精矿量达7 6 03 3 0t ， 品位平均在6 7 ．5 ％以上，创效逾亿元。由于生产流程 在粗粒部分增设扫螺、重精增加细筛、细粒部分在强磁 选前加有弱磁等多种工艺完善和保障措施，使工艺对 矿石性质适应性更强，保证了砬子山铁矿石得到较好 应用。 4 ．5 砬子山与关宝山混合矿连选试验 关宝山铁矿是鞍钢尚未大规模开发的贫赤铁矿 山，矿石储量近5 亿吨，初步的矿石工艺矿物学及选矿 试验研究已完成，并在现场进行了工业试验，表明关宝 山矿石可选性较好，在现行的工艺条件下具有开发利 用的价值。砬子山与关宝山混合矿采用阶段磨矿、粗 细分选、重一磁一阴离子反浮选工艺进行的连选试验，在 原矿品位2 9 ．7 6 ％时，取得了精矿品位6 4 ．8 4 ％、尾矿品 位1 1 ．5 3 ％、金属回收率7 4 ．5 1 ％的较好选别指标，为砬 子山铁矿开发利用提供又一条技术途径。 5 结语 1 砬子山铁矿石主要由赤褐铁矿、磁铁矿、假象 赤铁矿组成，铁矿物和脉石矿物嵌布粒度微细且不均 匀，适于采用阶段磨选工艺。工艺矿物学分析表明，矿 石嵌布粒度及分布特征、以及可磨度均与齐大山铁矿 矿石接近。 2 试验确定了砬子山铁矿石合理的选别流程为 “阶段磨矿、粗细分级、重．磁一阴离子反浮选工艺”，试 验室选矿试验指标为原矿品位2 9 ．3 0 ％，精矿品位 6 6 ．6 8 ％，尾矿品位1 1 ．2 9 ％，金属回收率7 4 ％。 3 砬子山与关宝山混合矿试验采用阶段磨矿、粗 细分级、重一磁一反浮选工艺，在原矿品位2 9 ．7 6 ％时，取 得精矿品位6 4 ．8 4 ％、尾矿品位1 1 ．5 3 ％、金属回收率 7 4 ．5 1 ％的较好选别指标。 4 砬子山铁矿作为鞍钢齐大山选矿厂的原料矿 石，得到较好应用，入选比例逐年加大，取得了精品 6 7 ．5 ％以上的较好选别指标，缓解了供矿紧张的不利 局面，促进了选厂生产的稳定运行，为公司开发新矿山 提供更为可靠的依据。 5 砬子山与关宝山铁矿联合开采规模经营将大 大加强公司采矿生产和综合供矿能力，进一步保障选 矿原料供应，随着砬子山项目完成，砬子山铁矿将进入 全面开发利用的崭新阶段。 万方数据